數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用完整版ppt全套教學(xué)教程最全電子課件整本書(shū)ppt

1、 數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用 1第1章 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論 學(xué)習(xí)目標(biāo) 掌握以下內(nèi)容：l數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)展所經(jīng)歷的幾個(gè)階段l數(shù)據(jù)模型l數(shù)據(jù)庫(kù)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)l數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的組成及功能lAccess2003的數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象2第1章 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論 教學(xué)內(nèi)容 1.1 引言 1.2 數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)的發(fā)展 1.3數(shù)據(jù)模型 1.4數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 1.5數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的組成及功能 1.6 Microsoft Access2003數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)簡(jiǎn)介 1.7 Access2003的基本結(jié)構(gòu) 本章小結(jié) 返回總目錄31.1 引言返回目錄1.1.1 什么是數(shù)據(jù)庫(kù) 數(shù)據(jù)庫(kù)是關(guān)于某個(gè)特定主題或目的數(shù)據(jù)的集合，或者理解為用來(lái)存儲(chǔ)和管理所需各種信息的通用“倉(cāng)

2、庫(kù)”。1.1.2 Access2003的新增功能 1查看對(duì)象相關(guān)性信息 2窗體和報(bào)表中的錯(cuò)誤檢查 3傳播字段屬性 4智能標(biāo)記 5備份數(shù)據(jù)庫(kù)或項(xiàng)目 6Windows XP 主題支持 7控件增強(qiáng)的排序功能 8自動(dòng)更正選項(xiàng) 9SQL 視圖中的增強(qiáng)字體功能 10SQL 視圖中基于上下文的幫助 11導(dǎo)入、導(dǎo)出和鏈接 12XML 支持 13安全性增強(qiáng) 14其他新增功能 41.2 數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)的發(fā)展數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)展階段的劃分 人工管理階段文件系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段高級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)階段 返回目錄51.2 數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)的發(fā)展人工管理階段20世紀(jì)50年代中期以前，計(jì)算機(jī)主要用于科學(xué)計(jì)算。那時(shí)的計(jì)算機(jī)硬件方面，外存只有卡片

3、、紙帶及磁帶，沒(méi)有磁盤(pán)等直接存取的存儲(chǔ)設(shè)備；軟件方面，只有匯編語(yǔ)言，沒(méi)有操作系統(tǒng)和高級(jí)語(yǔ)言，更沒(méi)有管理數(shù)據(jù)的軟件；數(shù)據(jù)處理的方式是批處理。這些決定了當(dāng)時(shí)的數(shù)據(jù)管理只能依賴(lài)人工來(lái)進(jìn)行。人工管理階段的特點(diǎn)是： (1)數(shù)據(jù)不進(jìn)行保存。 (2)沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的數(shù)據(jù)管理軟件。 (3)數(shù)據(jù)面向應(yīng)用。 (4)只有程序的概念， 返回目錄61.2 數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)的發(fā)展文件系統(tǒng)階段 返回目錄20世紀(jì)60年代，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)有了很大提高，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)大，不僅用于科學(xué)計(jì)算，還大量用于管理。這時(shí)的計(jì)算機(jī)硬件已經(jīng)有了磁盤(pán)、磁鼓等直接存取的外存設(shè)備；軟件則有了操作系統(tǒng)、高級(jí)語(yǔ)言，操作系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)是

4、專(zhuān)門(mén)用于數(shù)據(jù)管理的軟件；處理方式不僅有批處理，還增加了聯(lián)機(jī)實(shí)時(shí)處理。文件系統(tǒng)階段的特點(diǎn)如下： (1)數(shù)據(jù)可以長(zhǎng)期保存在磁盤(pán)上 (2)文件系統(tǒng)提供了數(shù)據(jù)與程序之間的存取方法。 (3)數(shù)據(jù)冗余量大。 (4)文件之間缺乏聯(lián)系，相對(duì)孤立，仍然不能反映客觀世界各個(gè)事物之間錯(cuò)綜復(fù)雜的聯(lián)系。71.2 數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)的發(fā)展數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段 返回目錄 20世紀(jì)60年代末以來(lái)，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用更為廣泛，用于數(shù)據(jù)管理的規(guī)模也更為龐大，由此帶來(lái)數(shù)據(jù)量的集聚膨脹。計(jì)算機(jī)磁盤(pán)技術(shù)有了很大發(fā)展，出現(xiàn)了大容量的磁盤(pán)。在處理方式上，聯(lián)機(jī)實(shí)時(shí)處理的要求更多。這種變化促使了數(shù)據(jù)管理手段的進(jìn)步，數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的特點(diǎn)如下：（

5、1）數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化。（2）數(shù)據(jù)共享性好。 （3）數(shù)據(jù)獨(dú)立性好。 （4）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)粒度小。（5）數(shù)據(jù)管理系統(tǒng) （DBMS，database management system ） 。（6）為用戶(hù)提供了友好的接口。 81.2 數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)的發(fā)展高級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)階段 1分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) (1)局部自主 (2)可靠性和可用性 (3)效率和靈活性 2數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展方向（1）并行數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù) （2）數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、數(shù)據(jù)采掘技術(shù)（3）多媒體數(shù)據(jù)庫(kù) （4）模糊數(shù)據(jù)庫(kù) （5）網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)返回目錄91.3數(shù)據(jù)模型 數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫(kù)中描述實(shí)體和實(shí)體間聯(lián)系以及有關(guān)語(yǔ)義約束的一種方法，是現(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)抽象的主要工具。數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的一

6、個(gè)核心問(wèn)題，不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)其主要區(qū)別是所支持的數(shù)據(jù)模型不同。通常一個(gè)數(shù)據(jù)模型由三部分組成：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作和數(shù)據(jù)的完整性約束。 (1)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) (2)數(shù)據(jù)操作 (3)數(shù)據(jù)的完整性返回目錄101.3數(shù)據(jù)模型概念模型 1現(xiàn)實(shí)世界 2概念世界 （1）實(shí)體(entity)（2）屬性(attribute)（3）關(guān)鍵字 （4）聯(lián)系（relationship） 3機(jī)器世界返回目錄111.3數(shù)據(jù)模型實(shí)體聯(lián)系模型 模型（1）實(shí)體（型）用矩形框表示，框內(nèi)標(biāo)注實(shí)體名稱(chēng)。（2）屬性用橢圓形表示，并用連線(xiàn)與實(shí)體連接起來(lái)。如果屬性較多，為使圖形更加簡(jiǎn)明，有時(shí)也將實(shí)體與其相應(yīng)的屬性另外單獨(dú)用列表表示。（3）實(shí)體之間

7、的聯(lián)系用菱形框表示，框內(nèi)標(biāo)注聯(lián)系名稱(chēng)，并用連線(xiàn)將菱形框分別與有關(guān)實(shí)體相連，并在連線(xiàn)上注明聯(lián)系類(lèi)型。最基本的是兩個(gè)實(shí)體間的聯(lián)系。聯(lián)系抽象化后，可歸結(jié)為三種類(lèi)型： （1）一對(duì)一聯(lián)系(1:1)（2）一對(duì)多聯(lián)系(1:n)（3）多對(duì)多聯(lián)系(m：n) 返回目錄121.3數(shù)據(jù)模型層次模型 層次模型中的主要概念有：片段、字段、層次序列、層次路徑等。 返回目錄131.3數(shù)據(jù)模型網(wǎng)狀模型網(wǎng)狀模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在網(wǎng)狀模型中，允許：（1）一個(gè)結(jié)點(diǎn)可以有多個(gè)雙親結(jié)點(diǎn)；（2）多個(gè)結(jié)點(diǎn)無(wú)雙親結(jié)點(diǎn)。返回目錄141.3數(shù)據(jù)模型關(guān)系模型在關(guān)系模型中基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是二維表，由行和列組成。 （1）實(shí)體本身的數(shù)據(jù)；（2）實(shí)

8、體間的聯(lián)系。 與層次和網(wǎng)狀模型相比，關(guān)系模型有下列優(yōu)點(diǎn)：（1）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)單一，不管實(shí)體還是實(shí)體間的聯(lián)系都用關(guān)系來(lái)表（2）建立在嚴(yán)格的數(shù)學(xué)概念基礎(chǔ)上，具有堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)；（3）將數(shù)據(jù)定義和數(shù)據(jù)操縱統(tǒng)一在一種語(yǔ)言中，使用方便，易學(xué)易用。 返回目錄151.3數(shù)據(jù)模型面向?qū)ο竽Ｐ?面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型中的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是對(duì)象，一個(gè)對(duì)象由一組屬性和一組方法組成，屬性用來(lái)描述對(duì)象的特征，方法是描述對(duì)象的操作。 面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型有許多優(yōu)點(diǎn)，主要有：（1）可以表示復(fù)雜對(duì)象，精確模擬現(xiàn)實(shí)世界中的實(shí)體；（2）模塊化的結(jié)構(gòu)，便于管理和維護(hù)；（3）具有定義抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型的能力。返回目錄161.4數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三

9、級(jí)模式結(jié)構(gòu) 1外模式2模式3內(nèi)模式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的組成 1硬件系統(tǒng) 2數(shù)據(jù)庫(kù)集合 3系統(tǒng)軟件 4數(shù)據(jù)庫(kù)管理員5用戶(hù) 返回目錄171.5數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的組成及功能數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的組成1DBMS的組成概述 2查詢(xún)處理程序3存儲(chǔ)管理程序4事務(wù)管理程序5客戶(hù)程序/服務(wù)程序體系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的工作過(guò)程返回目錄181.6 Microsoft Access2003數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)簡(jiǎn)介Access的發(fā)展過(guò)程Access的基本功能返回目錄191.7 Access2003的基本結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)表查詢(xún)窗體報(bào)表 Web頁(yè)宏模塊 返回目錄203. 視頻處理視頻信號(hào)的采集、剪輯和合成。專(zhuān)業(yè)視頻編輯軟件：Lumiere Suit、Premi

10、ere。 Windows附件：Windows Movie Maker 。4. 多媒體技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)上的應(yīng)用RealPlayer：播放音樂(lè)、收聽(tīng)在線(xiàn)廣播或觀看在線(xiàn)電視和電影。召開(kāi)電話(huà)會(huì)議、應(yīng)用可視電話(huà)等。返回目錄21本 章 小 結(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)按連接結(jié)構(gòu)劃分，可分為客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器型、對(duì)等型及主從式網(wǎng)絡(luò)；按覆蓋范圍劃分，可分為局域網(wǎng)、城域網(wǎng)及廣域網(wǎng)。 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)常見(jiàn)的是星型、環(huán)型及總線(xiàn)結(jié)構(gòu)。組建計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，除了計(jì)算機(jī)外，還需要配置用于通信和連接的硬件設(shè)備，如傳輸媒介、網(wǎng)卡、集線(xiàn)器和路由器等。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議用于制定網(wǎng)絡(luò)的通信規(guī)則。其中TCP/IP協(xié)議是目前應(yīng)用最為廣泛的協(xié)議，是Internet上使用的通信協(xié)議。

11、 返回目錄22本 章 小 結(jié)Internet應(yīng)用：www、E-mail、FTP、Telnet 等 。 多媒體概述圖像分為位圖和矢量圖兩種。聲音是以波的形式存在，計(jì)算機(jī)中處理的是數(shù)字化的聲音。聲卡可完成聲音的A/D和D/A轉(zhuǎn)換。視頻和動(dòng)畫(huà)都是通過(guò)播放連續(xù)的畫(huà)面來(lái)形成活動(dòng)影像，20幀/秒以上。所不同的是，視頻影像一般用于記錄生活上所發(fā)生的事件，而動(dòng)畫(huà)通常指由人工創(chuàng)造出來(lái)的動(dòng)態(tài)影像。多媒體技術(shù)應(yīng)用：圖像處理、音頻處理、視頻處理以及在網(wǎng)絡(luò)上的應(yīng)用等 返回目錄23第2章關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的模型 學(xué)習(xí)目標(biāo) 關(guān)系模型的基本概念 EER模型到關(guān)系模式的轉(zhuǎn)換 關(guān)系代數(shù)的各種運(yùn)算，包括傳統(tǒng)的集合運(yùn)算與專(zhuān)門(mén)的關(guān)系運(yùn)算 關(guān)系

12、演算，包括元組關(guān)系演算與域關(guān)系演算 24第2章關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的模型 教學(xué)內(nèi)容 2.1 關(guān)系模型的基本概念 2.2 EER模型到關(guān)系模式的轉(zhuǎn)換 2.3 關(guān)系代數(shù) 2.4 關(guān)系演算 本章小結(jié) 返回總目錄252.1 關(guān)系模型的基本概念返回目錄2.1.1 關(guān)系的數(shù)據(jù)定義“關(guān)系”就是關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，刻畫(huà)關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就是要定義關(guān)系。從本質(zhì)上來(lái)講，關(guān)系是一個(gè)數(shù)學(xué)概念，具體說(shuō)，是一個(gè)集合論中的概念，因此，從集合論的角度給出關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的形式化定義就是十分自然的事情。 262.1 關(guān)系模型的基本概念1域（Domain）具有相同數(shù)據(jù)類(lèi)型的值的集合稱(chēng)為域（Domain）。關(guān)系模型要求每個(gè)元組的每個(gè)分量都是原子的

13、，即必須屬于某種基本類(lèi)型，如整型或字符串型。不允許一個(gè)值為記錄結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)、集合、列表、數(shù)組或者能合理地分解為更小分量的其他任何類(lèi)型。 例如:自然數(shù)集合、整數(shù)集合、實(shí)數(shù)集合、長(zhǎng)度小于24的集合等都是域。 返回目錄272.1 關(guān)系模型的基本概念2 笛卡爾乘積(Cartesian Product)設(shè)有一組域 ， ， ，這些域可以部分或者全部相同。域 ， ， 的笛卡爾乘積定義為如下集合： =（ ， ， ）| ，i=1，2，n其中每一個(gè)元素（ ， ， ）稱(chēng)為一個(gè)n元組（n-Tuple），或簡(jiǎn)稱(chēng)為元組（Tuple）通常元素中的每一個(gè)值 稱(chēng)為一個(gè)分量。 282.1 關(guān)系模型的基本概念兩個(gè)集合R和S的笛卡爾積

14、（或只是乘積）是元素對(duì)的集合，該元素對(duì)是通過(guò)選擇R的任何元素作為第一個(gè)元素，S的元素作為第二個(gè)元素構(gòu)成的。該乘積用RS表示。當(dāng)R和S是關(guān)系時(shí)，乘積本質(zhì)上相同。笛卡爾積可表示為一個(gè)二維表。表中的每行對(duì)應(yīng)一個(gè)元組，表中的每列對(duì)應(yīng)一個(gè)域。 292.1 關(guān)系模型的基本概念例如，我們給出三個(gè)域： =導(dǎo)師集合 導(dǎo)師=張毅，劉德成 =專(zhuān)業(yè)集合 專(zhuān)業(yè)=計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)，通信專(zhuān)業(yè) =研究生集合 學(xué)生=呂景剛，王弶，李喆則 ， ， 的笛卡爾積為： =（張毅，計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)，呂景剛），（張毅，計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)，王弶），（張毅，計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)，李喆），（張毅，通信專(zhuān)業(yè)，呂景剛），（張毅，通信專(zhuān)業(yè)，王弶），（張毅，通信專(zhuān)業(yè)，李喆），（劉德

15、成，計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)，呂景剛），（劉德成，計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)，王弶），（劉德成，計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)，李喆），（劉德成，通信專(zhuān)業(yè)，呂景剛），(劉德成，通信專(zhuān)業(yè)，王弶)，（劉德成，通信專(zhuān)業(yè)，李喆） 302.1 關(guān)系模型的基本概念其中（張毅，計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)，呂景剛），（張毅，計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)，王弶），（張毅，計(jì)算機(jī)科學(xué)專(zhuān)業(yè)，李喆）等都是元組。張毅、計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)、呂景剛、王弶、李喆等都是分量。該笛卡爾積的基數(shù)為223=12，這也就是說(shuō) 共有223=12個(gè)元組。這12個(gè)元組的總體可列成一張二維表（表2-1）。 312.1 關(guān)系模型的基本概念導(dǎo)師專(zhuān)業(yè)學(xué)生張毅計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)呂景剛張毅計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)王弶張毅計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)李喆張毅通信專(zhuān)業(yè)呂景剛張毅通信專(zhuān)業(yè)

16、王弶張毅通信專(zhuān)業(yè)李喆劉德成計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)呂景剛劉德成計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)王弶劉德成計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)李喆劉德成通信專(zhuān)業(yè)呂景剛劉德成通信專(zhuān)業(yè)王弶劉德成通信專(zhuān)業(yè)李喆表2-1 ， ， 的笛卡爾積 322.1 關(guān)系模型的基本概念3 關(guān)系(Relation)笛卡爾乘積 的任一個(gè)子集R稱(chēng)為在域 上的一個(gè)關(guān)系（Relation），通常將其表示為R（ ， ， ）其中，R表示該關(guān)系的名稱(chēng)，n稱(chēng)為關(guān)系R的元數(shù)或度數(shù)（Degree），而關(guān)系R中所含有的元組數(shù)稱(chēng)為R的基數(shù)（Cardinal Number）。關(guān)系中的每個(gè)元素是關(guān)系中的元組，通常用t表示當(dāng)n=1時(shí)，稱(chēng)該關(guān)系為單元關(guān)系（unary relation）。當(dāng)n=2時(shí)，稱(chēng)該關(guān)系為二元

17、關(guān)系（binary relation）。 332.1 關(guān)系模型的基本概念關(guān)系是笛卡爾積的子集，所以關(guān)系也是一個(gè)二維表，表的每行對(duì)應(yīng)一個(gè)元組，表的每列對(duì)應(yīng)一個(gè)域。由于域可以相同，為了加以區(qū)分，必須對(duì)每列起一個(gè)名字，稱(chēng)為屬性（attribute）。N目關(guān)系必有n個(gè)屬性。若關(guān)系中的某一屬性組的值能唯一地標(biāo)識(shí)一個(gè)元組，而其真子集不行，則稱(chēng)該屬性組為候選碼（candidate key）。若一個(gè)關(guān)系有多個(gè)候選碼，則選定其中一個(gè)為主碼（primary key）。候選碼的諸屬性稱(chēng)為主屬性（prime attribute）不包含在任何候選碼中的屬性為非碼屬性（non-key at-tribute）。在最簡(jiǎn)單的情

18、況下，候選碼只包含一個(gè)屬性。在最極端的情況下，關(guān)系模式的所有屬性組是這個(gè)關(guān)系模式的侯選碼，稱(chēng)為全碼（all-key）。 342.1 關(guān)系模型的基本概念例如，可以在表2-1的笛卡爾積中取出一個(gè)子集來(lái)構(gòu)造一個(gè)關(guān)系。由于一個(gè)研究生只師從于一個(gè)導(dǎo)師，學(xué)習(xí)某一個(gè)專(zhuān)業(yè)，所以笛卡爾積中的許多元組是無(wú)實(shí)際意義的，從中取出有實(shí)際意義的元組來(lái)構(gòu)造關(guān)系。該關(guān)系的名字為SAP，屬性名就取域名，即導(dǎo)師,專(zhuān)業(yè)和學(xué)生。則這個(gè)關(guān)系可以表示為：SAP（導(dǎo)師,專(zhuān)業(yè),學(xué)生）假設(shè)導(dǎo)師與專(zhuān)業(yè)是一對(duì)一的，即一個(gè)導(dǎo)師只有一個(gè)專(zhuān)業(yè)；導(dǎo)師與研究生是一對(duì)多的，即一個(gè)導(dǎo)師可以帶多名研究生，而一名研究生只有一個(gè)導(dǎo)師。這樣SAP關(guān)系可以包含3個(gè)元組，

19、如表2-2所示。 352.1 關(guān)系模型的基本概念導(dǎo)師專(zhuān)業(yè)學(xué)生張毅通信專(zhuān)業(yè)呂景剛張毅通信專(zhuān)業(yè)王弶劉德成通信專(zhuān)業(yè)李喆表2-2 SAP關(guān)系 362.1 關(guān)系模型的基本概念關(guān)系可以有三種類(lèi)型：基本關(guān)系（通常又稱(chēng)為基本表或基表）、查詢(xún)表和視圖表?；颈硎菍?shí)際存在的表，它是實(shí)際存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的邏輯表示。查詢(xún)表是查詢(xún)結(jié)果對(duì)應(yīng)的表。視圖表是由基本表或其他視圖表導(dǎo)出的表，是虛表，不對(duì)應(yīng)實(shí)際存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。由上述定義可以知道，域 ， ， 上的關(guān)系R，就是由域 ， ， 確定的某些元組的集合。 372.1 關(guān)系模型的基本概念4 關(guān)系中的一些術(shù)語(yǔ)（1）二維表格：在關(guān)系模型中，一張二維表格對(duì)應(yīng)一個(gè)關(guān)系。（2）屬性：關(guān)系的首行稱(chēng)為“

20、屬性”。表2-2中的屬性是教師、專(zhuān)業(yè)、學(xué)生，表2-3中的屬性是資產(chǎn)編號(hào)、借用人、出借人、批復(fù)人、出借日期、擬還日期、借用理由。關(guān)系的屬性就是關(guān)系中各列的名字。通常，屬性描述了所在列的各項(xiàng)含義。例如，表2-2中屬性為學(xué)生的列描述了各位學(xué)生的姓名信息，表2-3屬性為擬還日期的列存放了產(chǎn)品歸還日期信息。（3）元組：除了由屬性組成的標(biāo)題欄以外，關(guān)系的各行稱(chēng)為“元組”。 382.1 關(guān)系模型的基本概念在關(guān)系模型中，對(duì)關(guān)系作了下列規(guī)范性限制：（1）關(guān)系中不允許出現(xiàn)相同的元組。（2）不考慮元組間的順序，即沒(méi)有行序。（3）關(guān)系中每一個(gè)屬性值都是不可分解的。（4）關(guān)系中屬性順序可以任意交換。（5）同一屬性下的各

21、個(gè)屬性值必須來(lái)自同一個(gè)域，是同一類(lèi)型的數(shù)據(jù)。 （6）關(guān)系中各個(gè)屬性必須有不同的名字。 392.1 關(guān)系模型的基本概念2.1.2 關(guān)系模型數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)模型先后經(jīng)歷了網(wǎng)狀模型、層次模型、關(guān)系模型和面向?qū)ο竽Ｐ偷入A段。其中關(guān)系模型因?yàn)橛型暾睦碚摶A(chǔ)，取代了網(wǎng)狀模型和層次模型，目前關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)在實(shí)際應(yīng)用中居于主導(dǎo)地位。關(guān)系模型是1970年由美國(guó)IBM公司研究人員E.F.Codd提出的。 關(guān)系模型利用二維表來(lái)表示實(shí)體以及實(shí)體之間的關(guān)系，每一張二維表又被稱(chēng)為一個(gè)關(guān)系。二維表中的每一列代表實(shí)體或?qū)嶓w間關(guān)系的某種屬性。二維表中的一行叫做一個(gè)元組，是記錄類(lèi)型的實(shí)例，代表了某個(gè)具體的實(shí)體或具體實(shí)體間的特定關(guān)系。關(guān)

22、系模型不僅可以方便地表示兩個(gè)實(shí)體類(lèi)型間的1：1、1：n關(guān)系，而且可以直接描述它們之間的m：n關(guān)系。 402.1 關(guān)系模型的基本概念關(guān)系模型的基本概念 通過(guò)滿(mǎn)足一定條件的二維表來(lái)表示數(shù)據(jù)及其數(shù)據(jù)間聯(lián)系的一種模型稱(chēng)為關(guān)系模型。關(guān)系模型的形式定義 三個(gè)組成部分：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作和完整性規(guī)則。 （1）關(guān)系模型的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就是關(guān)系。 （2）關(guān)系運(yùn)算分為關(guān)系代數(shù)和關(guān)系演算。 （3）關(guān)系模型的三類(lèi)完整性規(guī)則。關(guān)系模型的特點(diǎn)：（）關(guān)系必須規(guī)范化：規(guī)范化指關(guān)系模型中的每一個(gè)關(guān)系模式都必須滿(mǎn)足一定的要求。（）模型概念單一。 （）集合操作：操作對(duì)象和結(jié)果都是元組的集合，即關(guān)系。 412.1 關(guān)系模型的基本概念2

23、.1.3 關(guān)系模型、關(guān)系子模式、關(guān)系內(nèi)模式美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)（ANSI）所屬標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃和要求委員會(huì)在1975年公布的研究報(bào)告中，把數(shù)據(jù)庫(kù)分為三級(jí)：模式、外模式和內(nèi)模式。對(duì)用戶(hù)而言可以對(duì)應(yīng)分為概念級(jí)模式、一般用戶(hù)級(jí)模式和物理級(jí)模式（其體系結(jié)構(gòu)如圖2-1）。關(guān)系模型中，概念模式是關(guān)系模式的集合，外模式是關(guān)系子模式的集合，內(nèi)模式是存儲(chǔ)模式的集合。 422.1 關(guān)系模型的基本概念1 關(guān)系模式 關(guān)系實(shí)質(zhì)上是一張二維表，表的每一行為一個(gè)元組，每一列為一個(gè)屬性。一個(gè)元組就是該關(guān)系所涉及的屬性集的笛卡爾積的一個(gè)元素。關(guān)系是元組的集合，也就是笛卡爾積的一個(gè)子集。因此關(guān)系模式必須指出這個(gè)元組集合的結(jié)構(gòu)，即它由哪些屬性

24、構(gòu)成，這些屬性來(lái)自哪些域，以及屬性與域之間的映象關(guān)系。一個(gè)關(guān)系通常是由賦予它的元組語(yǔ)議來(lái)確定的，元組語(yǔ)義實(shí)質(zhì)上是一上n目謂詞（n是屬性集中屬性的個(gè)數(shù)）。凡使該n目謂詞為真的笛卡爾積中的元素（或者說(shuō)凡符合元組語(yǔ)義的元素）的全體就構(gòu)成了該關(guān)系模式的關(guān)系。現(xiàn)實(shí)世界隨著時(shí)間在不斷地變化，因而在不同的時(shí)刻，關(guān)系模式的關(guān)系也會(huì)有所變化。432.1 關(guān)系模型的基本概念一個(gè)關(guān)系模式應(yīng)當(dāng)是一個(gè)五元組。關(guān)系的描述稱(chēng)為關(guān)系模式（relation schema）。它可以形式化地表示為R(U,D,DOM,F)其中R為關(guān)系名，U為組成該關(guān)系的屬性名集合，D為屬性組u中屬性所來(lái)自的域，DOM為屬性向域的映象集合，F(xiàn)為屬性間

25、數(shù)據(jù)的依賴(lài)關(guān)系集合。屬性間的數(shù)據(jù)依賴(lài)將在后續(xù)章節(jié)討論，本章中關(guān)系模式僅涉及關(guān)系名 、諸屬性名、域名、屬性向域的映象四部分。例如，在上面的例子中，由于導(dǎo)師和學(xué)生出自同一域，所以取了不同于域名的屬性名，關(guān)系模式中必須給以映象，說(shuō)明它們分別出自哪個(gè)域 442.1 關(guān)系模型的基本概念如:DOM(導(dǎo)師-PERSON)=DOM(學(xué)生-PERSON)=PERSON關(guān)系模式通?？梢院?jiǎn)記為：R(U)或R(, , )為屬性名。而域名及屬性向域的映象常常直接說(shuō)明為屬性的類(lèi)型、長(zhǎng)度。 452.1 關(guān)系模型的基本概念關(guān)系實(shí)際上就是關(guān)系模式在某一時(shí)刻的狀態(tài)或內(nèi)容。也就是說(shuō)，關(guān)系模式是型，關(guān)系是它的值。關(guān)系模式是靜態(tài)的、穩(wěn)

26、定的，而關(guān)系是動(dòng)態(tài)的、隨時(shí)間不斷變化的，因?yàn)殛P(guān)系操作在不斷地更新著數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)。但在實(shí)際當(dāng)中，常常把關(guān)系模式和關(guān)系統(tǒng)稱(chēng)為關(guān)系，讀者可以通過(guò)上下文加以區(qū)別。關(guān)系模式是由關(guān)系名和關(guān)系中的屬性集合構(gòu)成。具體包括：模式名、屬性名、值域名以及模式的主鍵。它不涉及物理存儲(chǔ)方面的描述，只是對(duì)數(shù)據(jù)特性的描述。是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的整體邏輯描述，它是數(shù)據(jù)庫(kù)管理員看到的數(shù)據(jù)庫(kù)，通常又稱(chēng)DBA視圖。它以某一種數(shù)據(jù)模型為基礎(chǔ)，統(tǒng)一綜合地考慮所有用戶(hù)的需求，并將這些需求有機(jī)地結(jié)合成一個(gè)邏輯整體。它涉及的仍然是數(shù)據(jù)庫(kù)中所有對(duì)象的邏輯關(guān)系，而不是它們的物理情況。 462.1 關(guān)系模型的基本概念2 關(guān)系子模式 （Subschema）

27、又稱(chēng)為用戶(hù)模式、外視圖或外模式，子模式是DB用戶(hù)所用到的那部分能夠看見(jiàn)和使用的局部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)的特征數(shù)據(jù)的描述，因此也稱(chēng)為用戶(hù)視圖。除了指出用戶(hù)的數(shù)據(jù)外，還應(yīng)指出模式與子模式之間的對(duì)應(yīng)性。用戶(hù)根據(jù)系統(tǒng)所給的子模式，用查詢(xún)語(yǔ)言或應(yīng)用程序去操作數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)。外模式是保證數(shù)據(jù)庫(kù)安全性的一個(gè)有力措施。子模式設(shè)計(jì)是應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫(kù)的接口，允許有效訪(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)而不破壞數(shù)據(jù)科的安全性。 472.1 關(guān)系模型的基本概念3 存儲(chǔ)模式 （Storage schema）物理級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)應(yīng)于存儲(chǔ)模式，又稱(chēng)為內(nèi)模式，是物理結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)方式的描述，是數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)部的表示方式。關(guān)系存儲(chǔ)時(shí)的基本組織方式是文件，元組是文件中的

28、記錄。由于關(guān)系模式有鍵，因此存儲(chǔ)一個(gè)關(guān)系可以用散列方法或索引方法實(shí)現(xiàn)。例如，記錄以什么存儲(chǔ)方式存儲(chǔ)；索引按照什么方式組織；數(shù)據(jù)是否壓縮存儲(chǔ)，是否加密等。這些任務(wù)都是系統(tǒng)程序員要做的，因此物理級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)也稱(chēng)為系統(tǒng)程序員視圖。 對(duì)一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，實(shí)際存儲(chǔ)的只是物理級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)，它是數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)的基礎(chǔ)。概念級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)只不過(guò)是物理級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)的一種抽象描述，用戶(hù)級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)是用戶(hù)與數(shù)據(jù)庫(kù)的連接點(diǎn)。用戶(hù)根據(jù)子模式進(jìn)行的操作，通過(guò)子模式到模式的映射與概念級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)聯(lián)系起來(lái)，又通過(guò)模式到存儲(chǔ)模式的映射與物理級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)聯(lián)系起來(lái)。 482.1 關(guān)系模型的基本概念數(shù)據(jù)視圖用數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言描述后的稱(chēng)呼DBTG報(bào)告中的稱(chēng)呼外部級(jí)外模型外模

29、式子模式概念級(jí)概念模型概念模式模式內(nèi)部級(jí)內(nèi)模型內(nèi)模式物理模式表2-4三級(jí)結(jié)構(gòu)在不同環(huán)境下的稱(chēng)謂 492.1 關(guān)系模型的基本概念應(yīng)用應(yīng)用應(yīng)用子模式1子模式2子模式到模式映射模式模式到內(nèi)模式映射內(nèi)模式 數(shù)據(jù)庫(kù)用戶(hù)級(jí)概念級(jí)物理級(jí)圖2-1 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的模式 502.2 EER模型到關(guān)系模式的轉(zhuǎn)換 ER模型是最早出現(xiàn)的語(yǔ)義模型。ER模型包含了實(shí)體、屬性以及實(shí)體間關(guān)系等基本概念。實(shí)體類(lèi)型代表相同屬性的實(shí)體構(gòu)成的集合，在ER模型中被稱(chēng)為實(shí)體集；關(guān)系類(lèi)型是由若干實(shí)體類(lèi)型組成的有序列。一個(gè)具體的實(shí)體必定隸屬于某一個(gè)實(shí)體集，即表現(xiàn)為相應(yīng)的實(shí)體類(lèi)型的取值。由若干具體的實(shí)體構(gòu)成的有序列則表現(xiàn)為某種關(guān)系類(lèi)型的取值。雖然

30、ER模型可以直接表示實(shí)體間的1：1、1：n及m：n關(guān)系，但早期的ER模型并不完全具備聚集和歸納限定的概念。改進(jìn)后的ER模型能夠支持聚集和歸納限定的抽象方法，有了很強(qiáng)的抽象能力，稱(chēng)為EER（Enhanced ER也有稱(chēng)為Extend Entity-relationship Model_ER）模型。EER模型保持了E-R模型簡(jiǎn)明清晰的特點(diǎn)，同時(shí)又彌補(bǔ)了E-R模型的一些不足，主要擴(kuò)充于：（1）實(shí)體集的可嵌套性（2）實(shí)體之間的可繼承性 512.2 EER模型到關(guān)系模式的轉(zhuǎn)換實(shí)體完整性規(guī)則：要求關(guān)系中元組在組成主鍵的屬性上不能有空值。如果出現(xiàn)空值，那么主鍵值就起不了唯一標(biāo)識(shí)元組的作用。（對(duì)關(guān)系主鍵的約束

31、）參照完整性規(guī)則：要求外鍵值必須是另一個(gè)關(guān)系的主鍵的有效值，或者是空值。（對(duì)關(guān)系外鍵的約束）用戶(hù)定義的完整性規(guī)則：這是針對(duì)某一具體數(shù)據(jù)的約束條件，由應(yīng)用環(huán)境決定。系統(tǒng)提供定義和檢驗(yàn)這類(lèi)完整性的機(jī)制。 522.2 EER模型到關(guān)系模式的轉(zhuǎn)換2.2.1 實(shí)體類(lèi)型的轉(zhuǎn)換 一個(gè)實(shí)體型轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式。實(shí)體的屬性就是關(guān)系的屬性。實(shí)體的鍵就是關(guān)系的鍵。例如學(xué)生實(shí)體可以轉(zhuǎn)換為如下關(guān)系模式，其中學(xué)號(hào)為學(xué)生關(guān)系的鍵：學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，出生日期，所在系，年級(jí)，平均成績(jī)）同樣，性別、宿舍、班級(jí)、檔案材料、導(dǎo)師、課程、教室、教科書(shū)都分別轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式。 532.2 EER模型到關(guān)系模式的轉(zhuǎn)換2.2.2 二元關(guān)系

32、的轉(zhuǎn)換（1）若實(shí)體間聯(lián)系是1：1，可以在兩個(gè)實(shí)體類(lèi)型轉(zhuǎn)換成的兩個(gè)關(guān)系模式中任意一個(gè)關(guān)系模式的屬性中加入另一個(gè)關(guān)系模式的鍵和聯(lián)系類(lèi)型的屬性。（2）若實(shí)體間聯(lián)系是1：N，則在N端實(shí)體類(lèi)型轉(zhuǎn)換成的關(guān)系模式中加入1端實(shí)體類(lèi)型的鍵和聯(lián)系類(lèi)型的屬性。 （3）若實(shí)體間聯(lián)系是M：N，則將聯(lián)系類(lèi)型也轉(zhuǎn)換成關(guān)系模式，其屬性為兩端實(shí)體類(lèi)型的鍵加上聯(lián)系類(lèi)型的屬性，而鍵為兩端實(shí)體鍵的組合 542.2 EER模型到關(guān)系模式的轉(zhuǎn)換2.2.3 實(shí)體內(nèi)部之間聯(lián)系的轉(zhuǎn)換在一般情況下聯(lián)系可以用關(guān)系表示，但是在有些情況下聯(lián)系可以歸并到相關(guān)的實(shí)體中。（1）1：1聯(lián)系的轉(zhuǎn)換在1：1聯(lián)系中，可以在兩個(gè)實(shí)體型的轉(zhuǎn)換成的兩個(gè)關(guān)系模式的任意一個(gè)

33、關(guān)系模式屬性中加入另一個(gè)關(guān)系模式的鍵（作為外鍵）和聯(lián)系類(lèi)型的屬性。如圖2-3所示 這是，E1是全參與，此時(shí)E1與E2轉(zhuǎn)換成關(guān)系模式R1和R2：R1（k，a，h，s）；R2（h，b）。其中h是外鍵，并且在此模式中，聯(lián)系r被R1所吸收 552.2 EER模型到關(guān)系模式的轉(zhuǎn)換ka11hb2Sr1工廠領(lǐng)導(dǎo)廠長(zhǎng)11圖2-41：1聯(lián)系的處理(b) 圖2-3 1：1聯(lián)系的處理(a) 562.2 EER模型到關(guān)系模式的轉(zhuǎn)換（2）1：n聯(lián)系轉(zhuǎn)換在1：n聯(lián)系中，在“n”端實(shí)體型轉(zhuǎn)換成的關(guān)系模式中加入“1”端實(shí)體型的鍵（作為外鍵）和聯(lián)系類(lèi)型的屬性。如圖2.1所示，這里E2是全參與，此時(shí)可以將E1與E2轉(zhuǎn)換成關(guān)系模式

34、R1、R2：R1（k，a）和R2（h，b，k，s）（k是外鍵）。在此模式中，聯(lián)系r被R2吸收。所述轉(zhuǎn)換如圖2-5所示。 例：有倉(cāng)庫(kù)和職工兩個(gè)實(shí)體，并且有語(yǔ)義一個(gè)倉(cāng)庫(kù)可以有多名職工，但是一個(gè)職工只能在一個(gè)倉(cāng)庫(kù)工作。那么倉(cāng)庫(kù)和職工是一對(duì)多的聯(lián)系，我們把這種聯(lián)系命名為工作，相應(yīng)的 E-R圖如圖2-6所示。 572.2 EER模型到關(guān)系模式的轉(zhuǎn)換ka11hb2Sr倉(cāng)庫(kù)工作職工圖2-51：n聯(lián)系的處理(a) 圖2-61：n聯(lián)系的處理(a) 582.2 EER模型到關(guān)系模式的轉(zhuǎn)換（3）n：m聯(lián)系轉(zhuǎn)換在n：m的情況下，將聯(lián)系類(lèi)型也轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式，其屬性為兩端實(shí)體的鍵加上聯(lián)系類(lèi)型屬性，而鍵則為兩端實(shí)體鍵的組合

35、。例：有倉(cāng)庫(kù)和器件兩個(gè)實(shí)體，并且有語(yǔ)義一個(gè)倉(cāng)庫(kù)可以存放多種器件，一種器件可以存放于多個(gè)倉(cāng)庫(kù)。那么倉(cāng)庫(kù)和器件間是多對(duì)多的聯(lián)系，我們把這種聯(lián)系命名為庫(kù)存，相應(yīng)的E-R圖如圖2-7所示。 592.2 EER模型到關(guān)系模式的轉(zhuǎn)換倉(cāng)庫(kù)庫(kù)存器件nm圖2-6n:m聯(lián)系的處理(a) 602.2 EER模型到關(guān)系模式的轉(zhuǎn)換2.2.4 三元關(guān)系的轉(zhuǎn)換 總是將三元聯(lián)系類(lèi)型轉(zhuǎn)換成關(guān)系模式，其屬性為三端實(shí)體類(lèi)型的鍵加上聯(lián)系類(lèi)型的屬性，而鍵為三端實(shí)體鍵的組合。 例如導(dǎo)師的“講授”聯(lián)系是一個(gè)三元聯(lián)系（導(dǎo)師，課程，課本三個(gè)實(shí)體）可以將它轉(zhuǎn)換為如下關(guān)系模式，其中課程號(hào)、導(dǎo)師號(hào)和書(shū)號(hào)為關(guān)系的組合碼：講授（課程號(hào)，導(dǎo)師號(hào)，書(shū)號(hào)）

36、612.2 EER模型到關(guān)系模式的轉(zhuǎn)換2.2.5 子類(lèi)型的轉(zhuǎn)換 為了減少系統(tǒng)中的關(guān)系個(gè)數(shù)，如果兩個(gè)關(guān)系模式具有相同的主碼，可以考慮將他們合并為一個(gè)關(guān)系模式。合并方法是將其中一個(gè)關(guān)系模式（子類(lèi)型）的全部屬性加入到另一個(gè)關(guān)系模式中，然后去掉其中的同義屬性（可能同名也可能不同名），并適當(dāng)調(diào)整屬性的次序。 622.3 關(guān)系代數(shù) 關(guān)系數(shù)據(jù)操作就是關(guān)系的運(yùn)算，其操作過(guò)程可以通過(guò)代數(shù)方式或邏輯方式表式。因此，關(guān)系演算可以分為兩個(gè)部分：關(guān)系代數(shù)和關(guān)系演算。在關(guān)系操作中，以集合代數(shù)為基礎(chǔ)運(yùn)算的數(shù)據(jù)操作語(yǔ)言（DML）稱(chēng)為關(guān)系代數(shù)語(yǔ)言，相應(yīng)的運(yùn)算就稱(chēng)為關(guān)系代數(shù)運(yùn)算。關(guān)系代數(shù)是以關(guān)系為運(yùn)算對(duì)象的一組高級(jí)運(yùn)算的組合。關(guān)

37、系代數(shù)語(yǔ)言須央查詢(xún)表達(dá)式中標(biāo)明操作的先后順序，故表示同一結(jié)果的關(guān)系代數(shù)表達(dá)式可以用多種不同的形式。下面按照數(shù)據(jù)操作的兩種類(lèi)型分別研究相就的關(guān)系代數(shù)運(yùn)算。 632.3 關(guān)系代數(shù)2.3.1 傳統(tǒng)的集合運(yùn)算 并、差、交和笛卡爾乘積是集合的傳統(tǒng)運(yùn)算形式，當(dāng)我們對(duì)關(guān)系進(jìn)行這些運(yùn)算時(shí)，需要把某些條件加在R和S上：（1）R和S的模式必須具有相同的屬性集。（2）在計(jì)算元組集合的集合論并集、交集或差集之前，R和S的列需要排序，以使兩個(gè)關(guān)系的屬性順序相同。有時(shí)我們希望對(duì)屬性數(shù)相同但屬性名不同的關(guān)系進(jìn)行并、交或差運(yùn)算。如果這樣，就可以利用改名運(yùn)算符來(lái)改變一個(gè)或兩個(gè)關(guān)系的模式給它們以相同的屬性集。 642.3 關(guān)系代

38、數(shù)1 集合的并運(yùn)算設(shè)有關(guān)系R需要插入若干元組，這些元組組成關(guān)系R1，由傳統(tǒng)集合論可以知道，此時(shí)需用集合的并運(yùn)算，即插入的結(jié)果可以寫(xiě)為RR1。一般，關(guān)系的并（Union）的運(yùn)算定義如下：設(shè)有同類(lèi)關(guān)系R、S（即R、S具有相同的關(guān)系模式），則二者的并運(yùn)算定義為：RS=t|tRtS式中“”為并運(yùn)算符，t為元組變量，結(jié)果RS為一個(gè)新的與R、S同類(lèi)的關(guān)系，該關(guān)系是由屬于S的元組構(gòu)成的集合。一個(gè)元素在并集中只出現(xiàn)一次即使它在R和S中都存在。 652.3 關(guān)系代數(shù)例：假定我們有兩個(gè)關(guān)系R的S，如表2-5、2-6所示 名字地址性別出生日期Carrie Fisher123 Maple St.,HollywoodF

39、9/9/99Mark Hamill456 Oak Rd., Brentwood M8/8/88名字地址性別出生日期Carrie Fisher123 Maple St.,HollywoodF9/9/99Harrison Ford 789 Palm Dr., Beverly HillsM7/7/77名字地址性別出生日期Carrie Fisher123 Maple St.,HollywoodF9/9/99Mark Hamill456 Oak Rd., Brentwood M8/8/88Harrison Ford 789 Palm Dr., Beverly HillsM7/7/77表2-5 關(guān)系 R

40、表2-6關(guān)系 S 表2-7結(jié)果 RS 662.3 關(guān)系代數(shù)2 集合的差運(yùn)算設(shè)有關(guān)系R的需要?jiǎng)h除一些元組，這些元組組成關(guān)系R1，由傳統(tǒng)集合論可以知道，此時(shí)用集合差運(yùn)算表示，即可寫(xiě)為R-R1。一般，刪除操作對(duì)就的關(guān)系差（Difference）運(yùn)算定義如睛：設(shè)有同類(lèi)關(guān)系R、S，則二者的差運(yùn)算定義為：R-S= t|tRtS 式中“-”為差運(yùn)算符，t為元組變量，結(jié)果R-S為一個(gè)新的與R、S同類(lèi)的關(guān)系，該關(guān)系是由屬于R而且不屬于S的元組構(gòu)成的集合，即在R中減去與S中相同的那些元組。 672.3 關(guān)系代數(shù)根據(jù)表2-5、2-6 所示R-S的結(jié)果如下所示 名字地址性別出生日期Mark Hamill456 Oak

41、 Rd., Brentwood M8/8/88表2-8R-S 也就是說(shuō)，F(xiàn)isher和Hamill元組出現(xiàn)在R中，因此是R-S的候選元組。然而，F(xiàn)isher元組也出現(xiàn)在S中，因此不在R-S中。 682.3 關(guān)系代數(shù)3集合的交運(yùn)算設(shè)有同類(lèi)的關(guān)系R、S，則二者的交（Intersection）運(yùn)算定我為RS= t|tRtS 式中為交運(yùn)算符，結(jié)果RS為一個(gè)新的與R、S同類(lèi)的關(guān)系，該關(guān)系是由屬于R而且屬于S的元組構(gòu)成的集合，即兩者相同的那些元組的集合。由于RS=R-（R-S）或RS=S-（S-R），所以交運(yùn)算可以看作是組合運(yùn)算，而不是基本運(yùn)算。 692.3 關(guān)系代數(shù)根據(jù)表2-5、2-6所示RS的結(jié)果如下

42、所示： 名字地址性別出生日期Carrie Fisher123 Maple St.,HollywoodF9/9/99表2-9RS 702.3 關(guān)系代數(shù)4笛卡爾乘積設(shè)有關(guān)系R、S，其中關(guān)系R有r個(gè)屬性分量、m個(gè)元組，關(guān)系S有s個(gè)屬性分量、n個(gè)元組，則二者的笛卡爾乘積運(yùn)算定義為：RS= t|t= R S 式中為乘積運(yùn)算符：表示新的關(guān)系是（r+s）元的關(guān)系，其中每個(gè)元組變量的前r個(gè)分量為關(guān)系R的一個(gè)元組，后s個(gè)分量為關(guān)系S的一個(gè)元組。用R的第i個(gè)元組與S的全部元組結(jié)合成n個(gè)元組，當(dāng)i從1變到m時(shí)，就得到了新的關(guān)系的全部m n個(gè)元組。712.3 關(guān)系代數(shù)由以上我們可描述為：因?yàn)镽和S的成員是元組，通常包

43、含多個(gè)分量，由R的元組和S的元組構(gòu)成的元組對(duì)是一個(gè)更長(zhǎng)的元組，其中每個(gè)分量都對(duì)應(yīng)于組成元組的一個(gè)分量。按現(xiàn)在順序，R的分量在S的分量之前。結(jié)果關(guān)系的關(guān)系模式是R和S的并集。然而，如果R和S偶然有某些公共屬性，那么，我們需要為每個(gè)相同屬性對(duì)的至少一個(gè)屬性引入新名。為了區(qū)別既在R的模式中又在S的模式中的屬性A，我們對(duì)來(lái)自R的屬性用R.A表示，對(duì)來(lái)自S的屬性用S.A表示。 722.3 關(guān)系代數(shù)例：為了簡(jiǎn)明扼要，讓我們使用一個(gè)解釋乘積運(yùn)算的抽象例子。假設(shè)關(guān)系R和S具有表2-3-1中給出的模式和元組。那么，乘積RS包括該表中給出的六個(gè)元組。注意，我們?nèi)绾螌蓚€(gè)R元組中的每一個(gè)和三個(gè)S元組中的每一個(gè)組成對(duì)

44、。因?yàn)锽是兩個(gè)模式中的屬性，我們已經(jīng)在RS的模式中使用了R.t和S.B。其他屬性不會(huì)混淆，于是，它們的名字未加改變地出現(xiàn)在結(jié)果模式中。 732.3 關(guān)系代數(shù)AB1234BCD25647891011AR.BS.BCD1225612478129101134256344783491011表2-10 (c)結(jié)果R S 表2-10(a) 關(guān)系R 表2-10 (b) 關(guān)系S 742.3 關(guān)系代數(shù)1投影運(yùn)算為了完成對(duì)關(guān)系屬性的指定，引入投影運(yùn)算。投影（Projection）是一元關(guān)系運(yùn)算（即只對(duì)一個(gè)關(guān)系操作，而不像前面的運(yùn)算那樣需要兩個(gè)關(guān)系），用于選取某個(gè)關(guān)系上我們感興趣的某些列，并且將這些列組成一個(gè)新的關(guān)

45、系。投影運(yùn)算的形式定義為：設(shè)有k元關(guān)系R，其元組變量為 =，那么關(guān)系R在其分量Ai1，Ai2，Ain（nk，i1，i2， ，in為1到k之間互不相同的整數(shù)）上的投影 = t|t=R 上式中“ ”為投影運(yùn)算符，表示按照i1，i2，in的順序從關(guān)系R中取出這n列，并刪除結(jié)果中的重復(fù)元組，組成一個(gè)新的以i1，i2，in為列順序的n元關(guān)系。例如關(guān)系R（A，B，C，D）在屬性A、D、C上的投影可記為或簡(jiǎn)記為 752.3 關(guān)系代數(shù)例：有關(guān)系Movie，在其上做投影運(yùn)算 TitleYearLengthIncolorStudioNameproducerC#Star Wars1977124TrueFox1234

46、5Mighty Ducks1991104TrueDisney67890Waynes World199295TrueParamount999999表2-11關(guān)系Movie 結(jié)果關(guān)系如下： 表2-12 TitleYearLengthStar Wars1977124Mighty Ducks1991104Waynes World199295762.3 關(guān)系代數(shù)2 選擇運(yùn)算為了完成關(guān)系元組的選擇，引入選擇運(yùn)算。選擇（Selection）也是一元關(guān)系運(yùn)算，用于選取某個(gè)關(guān)系上我們感興趣的某些行（滿(mǎn)足一定的條件的行），并且將它們組成一個(gè)新的關(guān)系。選擇運(yùn)算的形式定義為：設(shè)有k元關(guān)系R，條件用一命題公式F表示，則

47、從關(guān)系R選擇出滿(mǎn)足條件F的行定義為：= t|t R F（t）=true 772.3 關(guān)系代數(shù)上式中為 選擇運(yùn)算符，表示按照給定的條件F從關(guān)系R中選擇出滿(mǎn)足這一條件F的元組，組成一個(gè)新的與R同類(lèi)的k元關(guān)系。F是一個(gè)邏輯公式，其運(yùn)算對(duì)象為常量或元組的分量（分量可為屬性名或?qū)傩粤械男蛱?hào)，如第i列屬性分量可記為i，在不致于引起二義性的情況下可簡(jiǎn)記為i），其中的運(yùn)算符為算術(shù)比較運(yùn)算符、邏輯運(yùn)算符等 782.3 關(guān)系代數(shù)例：對(duì)于上例Movie關(guān)系，表達(dá)式的結(jié)果如下 TitleYearLengthIncolorStudioNameproducerC#Star Wars1977124TrueFox12345M

48、ighty Ducks1991104TrueDisney67890表2-13 792.3 關(guān)系代數(shù)3連接運(yùn)算用笛卡爾乘積可以建立兩個(gè)關(guān)系間的連接，但這樣建立的關(guān)系是一個(gè)較為龐大的體系，而且不符合實(shí)際操作的需要。在實(shí)際問(wèn)題當(dāng)中，兩個(gè)關(guān)系相互聯(lián)接一般是滿(mǎn)足某些條件的，所得到結(jié)果往往比較簡(jiǎn)單。因此，對(duì)于笛卡爾乘積可以做適當(dāng)?shù)南拗疲源诉m應(yīng)實(shí)際應(yīng)用需要。這樣就引入了連接以及連接的概念連接運(yùn)算又稱(chēng)為連接運(yùn)算。設(shè)有關(guān)系R、S，同時(shí)i j是一個(gè)比較式，其中I為R中的域，為算術(shù)比較符，此時(shí)關(guān)系R，S在域i，j上的 連接就為： R S= （R S） 式中 為連接運(yùn)算符。該式說(shuō)明，R與S的連接是R與S的笛卡爾乘積

49、再加上限制i j而成 802.3 關(guān)系代數(shù)例：R和S如表2-10、2-11，求R S ABCa1b13a1b26a2b25a3b311DE4e17e215e3ABCDEa1b264e1a2b254e1a3b3114e1a3b3117e2表2-15(a)關(guān)系R 表2-15(b)關(guān)系S 連接結(jié)果R S 關(guān)系表2-15(c) R S 812.3 關(guān)系代數(shù)4除法運(yùn)算除法運(yùn)算是一個(gè)非傳統(tǒng)的集合運(yùn)算，若把廣義笛卡爾乘積看作是正運(yùn)算，這個(gè)運(yùn)算可以看作是它的逆運(yùn)算，因而稱(chēng)之為除法（Division）運(yùn)算。我們用例子說(shuō)明除法運(yùn)算引入的實(shí)際背景。 822.3 關(guān)系代數(shù)例：設(shè)有關(guān)系T和關(guān)系R如下所示 ABCDa1b

50、1c1d1a1b1c2d2a1b1c3d3a2b2c2d2a3b3c1d1a3b3c2d2CDC1d1C2d2表2-16 關(guān)系T 表2-17 關(guān)系R 關(guān)系T和關(guān)系R具有這樣的特性：T中的屬性級(jí)C，D與R中屬性組C，D相互對(duì)應(yīng)，即屬性名一樣；另外，我們?cè)僖骉中的“C”屬性與“D”屬性和R中的“C”屬性與“D”屬性有相同的域。 832.3 關(guān)系代數(shù)實(shí)際問(wèn)題常常是給出了這樣的關(guān)系T和R之后，要求另一個(gè)關(guān)系P，使得P R是T的一個(gè)子集。從關(guān)系T可以看出，當(dāng)取得關(guān)系P1、P2、P3分別如表2-19(a)/(b)/(c)所示時(shí)，對(duì)應(yīng)的P1 R、P2 R和P3 R如表2-19(a)/(b)/(c)所示。

51、ABa1b1ABa3b3ABa1b1a3b3表2-18(a) 關(guān)系P1 表2-18(b)關(guān)系P2 表2-18(c) 關(guān)系P3 842.3 關(guān)系代數(shù)ABCDa1b1C1d1a1b1C2d2ABCDa3b3c1d1a3b3c2d2ABCDa1b1c1d1a1b1c2d2a3b3c1d1a3b3c2d2表2-19(a) 關(guān)系P1 R 表2-19(b)關(guān)系P2 R 表2-19(c) 關(guān)系P3 R 852.3 關(guān)系代數(shù)關(guān)系P1 R、P2 R、P3 R都是關(guān)系T的子集，從而，關(guān)系P1、P2、P3均為問(wèn)題的所求。在這里，P1 R、P2 R、P3 R是T的組成部分，如果將T其余的相應(yīng)部分記為r1、r2、r3，

52、則有T=P1 Rr1、T=P2 Rr2、T=P3 Rr3 與整數(shù)的“帶余除法”p=qa+r比較，自然可以將P1、P2、P3看作是“商”，將r1、r2、r3可以看作是“余數(shù)”，由此可以考慮兩個(gè)關(guān)系進(jìn)行“除法”運(yùn)算的問(wèn)題。當(dāng)然，為了保證“商”的惟一性，在上述例子中，需要考察Pi R T（i=1,2,3）的“最大性”。正是從這樣的考慮出發(fā)，人們引入下述除法的概念。 862.3 關(guān)系代數(shù)設(shè)有兩個(gè)關(guān)系T和R，其元數(shù)分別為n和m（nm0），則T和R進(jìn)行“除法”運(yùn)算的結(jié)果記P=T R，其中P是一個(gè)元數(shù)為n-m的滿(mǎn)足下述性質(zhì)的最大關(guān)系：P中的每個(gè)元組u與R中每個(gè)元組v所組成的元組（v，u）必在關(guān)系T中。 由于

53、除法定義采用的是逆運(yùn)算定義，通常逆運(yùn)算的進(jìn)行需要有相關(guān)條件保證運(yùn)算的可施行性和非平凡性。實(shí)際上，關(guān)系T能被關(guān)系R“除”的充分必要條件是：T包含R的所有屬性T中應(yīng)有某些屬性不出現(xiàn)在R中。 872.3 關(guān)系代數(shù)由于關(guān)系中屬性的次序無(wú)關(guān)性，給定兩個(gè)可以“相除”的關(guān)系T、R之后，我們能夠?qū)中的屬性按照R中屬性構(gòu)成的集合分成兩部分：X和Y，進(jìn)而將T和R分別記為T(mén)（X，Y）和R（Y），則有T R= -按照這個(gè)公式，P= T R的具體計(jì)算步驟為：P= （計(jì)算T在X上的投影）W=（P R）-T（計(jì)算在PR中但不在T中的元組）V= （計(jì)算W在X上的投影）T R=P-V（計(jì)算在P中但不在V中的元組即得T R）。

54、 882.3 關(guān)系代數(shù)根據(jù)前例，我們可有如下表2-18的算法與運(yùn)算結(jié)果 ABa1b1a2b2a3b3ABCDa2b2c1d1ABa2b2ABa1b1a3B3表2-18(a) 關(guān)系P 表2-18(a) 關(guān)系W 表2-18(a) 關(guān)系TR=P-V表2-18(a)關(guān)系V 892.4 關(guān)系演算 關(guān)系代數(shù)是將整個(gè)關(guān)系看作變?cè)?，并以其作為基本運(yùn)算單位，同時(shí)以集合方法為關(guān)系運(yùn)算的理論基礎(chǔ)。如果將組成關(guān)系的基本成分例如元組或者屬性域看作變量，以其作為基本運(yùn)算單位，同時(shí)以數(shù)理邏輯中謂詞演算為相應(yīng)關(guān)系的理論基礎(chǔ)，就得到了另外一種形式的關(guān)系數(shù)據(jù)語(yǔ)言關(guān)系演算關(guān)系演算基于謂詞演算。在謂詞演算中，如果謂詞中的變?cè)顷P(guān)系中

55、的元組，則得到所謂元組關(guān)系演算；如果謂詞中的變?cè)顷P(guān)系中的屬性域，則得到所謂域關(guān)系演算。這樣關(guān)系演算就分為元組關(guān)系演算和域關(guān)系演算兩類(lèi)。 902.4 關(guān)系演算2.4.1 元組關(guān)系演算 如果在一階謂詞演算表達(dá)式中，變量是以元組為演算單位，就稱(chēng)其為元組關(guān)系演算，其中元組變量表示 表示關(guān)系中的元組，變量了值范圍是整個(gè)關(guān)系。 912.4 關(guān)系演算1. 關(guān)系的元組演算表示（1）關(guān)系與謂詞的對(duì)應(yīng)為了和得到關(guān)系操作的元組關(guān)系演算表達(dá)式，需要考慮關(guān)系與謂詞的聯(lián)系。由關(guān)系R確定謂詞P在數(shù)理邏輯中我們知道，關(guān)系可用謂詞表示，n元關(guān)系可以由n元謂詞表示。設(shè)有關(guān)系R，它有元組（r1，r2， ，rm），定義關(guān)系R對(duì)應(yīng)如

56、下一個(gè)謂詞P（x1，x2， ，xn）當(dāng)t=（r1，r2， rm）屬于R時(shí)，t為P的成真的真值指派，而其他尖R中的任意元t則是P的成假指派。即是說(shuō)，由關(guān)系R定義一個(gè)謂詞P具有如下性質(zhì)：P（t）=T（當(dāng)t在R中）P（t）=F（當(dāng)t不在R中） 922.4 關(guān)系演算由謂詞P表示關(guān)系R由于關(guān)系代數(shù)中R是元組集合，一般而言，集合是可以用滿(mǎn)足它的某種特殊性質(zhì)來(lái)刻畫(huà)與表示。如果謂詞P表述了關(guān)系R中元組的本質(zhì)特性，就可以將關(guān)系R寫(xiě)為：R= t|P（t） 這個(gè)公式就建立了關(guān)系（元組集合）的謂詞表示，稱(chēng)之為關(guān)系演算表達(dá)式。 932.4 關(guān)系演算（2） 元組關(guān)系演算表達(dá)式元組關(guān)系演算表達(dá)式的嚴(yán)格數(shù)學(xué)描述是由“歸納定義

57、”方式完成的。按照通常的思路，元組演算表達(dá)式是由“關(guān)系演算公式”組成；“關(guān)系演算公式”是由“原子公式”組成。i. 原子公式下述三類(lèi)稱(chēng)為元組演算原子公式，簡(jiǎn)稱(chēng)原子公式：謂詞R（t）是原子公式u（i） v（j）是原子公式u（i） a是原子公式其中，t=（r1，r2，rm）是P的成真指派；u（i）表示元組u的第i個(gè)分量，v（j）表示元組v的第j個(gè)分量；a是常量，u（i）a表示u的第i個(gè)分量與常量a有關(guān)系 942.4 關(guān)系演算ii. 關(guān)系演算公式利用原子公式可以遞歸定義關(guān)系演算公式：原子公式是公式如果 ， 是公式，則 ， ， 和 均是公式如果 是公式，r是 中自由變?cè)?，則 r（ ），r（ ）是公式所有

58、公式由且僅由上述三種方式經(jīng)過(guò)有限次操作生成在公式中，各種運(yùn)算的優(yōu)先次序規(guī)定如下：比較運(yùn)算符：、 、 、=、量詞：、 否定詞： 合取、析取、蘊(yùn)含運(yùn)算符：、 952.4 關(guān)系演算iii. 關(guān)系演算表達(dá)式有了公式 的概念，以公式 作為特性就構(gòu)成一個(gè)有若干元組組成的集合，即關(guān)系R，這種形式的元組集合就稱(chēng)為其為關(guān)系演算表達(dá)式。關(guān)系演算表達(dá)式的一般形式為： t| （t） 其中，（t）為公式，t為 中出現(xiàn)自由變?cè)ｊP(guān)系演算表達(dá)式也簡(jiǎn)稱(chēng)為關(guān)系表達(dá)式或者表達(dá)式。 962.4 關(guān)系演算2. 關(guān)系操作的元組演算表示關(guān)系操作由5種基本操作，它們?cè)陉P(guān)系代數(shù)中分別對(duì)應(yīng)5種基本運(yùn)算，這5種基本運(yùn)算可以用一階謂詞演算中的公式

59、表示。設(shè)有關(guān)系R、S，其謂詞表示為R（t）和S（t），此時(shí)有RS= t|R（t）S（t） R-S= t|R（t） S（t） = t|R（t） F ，其中F是一個(gè)謂詞公式 = |( u)R(u) t(1)=u(i1) t(2)=u(i2) t(k)=u(ik) 其中t（k）所表示的元組有k個(gè)分量，而t（i）表示t的第i個(gè)分量，u（j）表示u的第j個(gè)分量。R S= | u v(R(u) S(v) t(1)=u(i1) t(2)=u(i2) t(r) =u(ir) t（r+1）=v(j1) t(r+2)=v(j2) t(r+s)=v(js) 972.4 關(guān)系演算2.4.2 域關(guān)系演算 域關(guān)系演算簡(jiǎn)稱(chēng)

60、為域演算，它是關(guān)系演算的另外一種形式。域關(guān)系和元級(jí)關(guān)系演算十分類(lèi)似，這是因?yàn)樗鼈兘⒃谥^詞演算之上；兩者又有區(qū)別，這是因?yàn)橛袃牲c(diǎn)不同：其一是謂詞變?cè)牟煌M演算以元組為變?cè)?，域演算以元組的分量即屬性域?yàn)樽冊(cè)?，而在?shí)際上，人們就將關(guān)系的屬性名視為域變?cè)?；其二是元組變?cè)淖兓秶鸀檎麄€(gè)關(guān)系，而域變?cè)淖兓秶悄硞€(gè)屬性域。域演算表達(dá)式的一般形式為： t1，t2，tk|P（t1，t2， tk） 其中，t1，t2，tk是域變量，P（t1，t2，tk）是域演算表達(dá)式。 982.4 關(guān)系演算（1）原子公式下述三類(lèi)稱(chēng)為域演算原子公式，簡(jiǎn)稱(chēng)原子公式：如果R（t1，t2，tk）表示命題“以t1，t2，tk為